低压缩永久变形的三元乙丙橡胶密封材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及三元乙丙橡胶，公开了低压缩永久变形的三元乙丙橡胶密封材料及其制备方法，以包括以下组成及其质量份数的原料混合炼制得到，三元乙丙橡胶100份，且三元乙丙橡胶中70‑80份为马来酸酐接枝三元乙丙橡胶；填料15~30份，填料包括冻融粉，冻融粉在填料中占比大于33 wt%，冻融粉粒径为400‑600 nm，冻融粉制备方法如下：将未煅烧的贝壳粉末与‑15~‑14℃的浸出液按质量比0.2~0.4:1混合，使浸出液浸泡未煅烧的贝壳粉末，浸泡40~50 min后干燥得到，浸出液为尿素和氢氧化钠水溶液，尿素浓度为4 wt%，氢氧化钠浓度为8 wt%；脱模剂2~4份；硫化剂2~4份；硫化助剂0.3~0.6份；炭黑18~25份；硫磺S‑80 0.1~0.4份，保持复合原有设计的弹性需求的同时，降低三元乙丙橡胶密封材料的压缩永久变形。

EPDM sealing material with low compression set and its preparation

【技术实现步骤摘要】
低压缩永久变形的三元乙丙橡胶密封材料及其制备方法
本专利技术涉及三元乙丙橡胶，特别涉及低压缩永久变形的三元乙丙橡胶密封材料及其制备方法。
技术介绍
三元乙丙橡胶是乙丙橡胶的一种，其是乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物，以EPDM表示，因其主链是由化学稳定的饱和烃组成，只在侧链中含有不饱和双键，故其耐臭氧、耐热、耐候等耐老化性能优异，可广泛用于汽车部件、建筑用防水材料、电线电缆护套、耐热胶管、胶带、汽车密封件等领域。然而全饱和烃组成的主链，在给予三元乙丙橡胶高相容性、耐热、耐候性的同时，其内部分子链之间结合力小，分子链之间易发生相对滑动，三元乙丙橡胶内部粘结力较低，继而使三元乙丙橡胶压缩永久变形较大，对三元乙丙橡胶在密封材料领域造成了较为不利的影响。例如，未改性或非针对改性的三元乙丙橡胶在汽车车窗或车门密封条上使用时，其易收到长期保持或翻复的压力抵压，密封条易发生永久的变形，导致产品使用寿命低需要频繁更换。再者，未改性或非针对改性的三元乙丙橡胶在管道等密封垫圈上使用时，同样在长期压力作用下，回弹性下降快，密封效果损失大，易导致密封泄露。由此需要针对压缩永久变形对三元乙丙橡胶进行对应的改良，现有技术中采用有利于三元乙丙橡胶的高相容性，向三元乙丙橡胶中混入大量的填料，以此减小三元乙丙橡胶的压缩永久变形。该方法主要还是以物理填充的方式进行改良，其填料添加占比达大，现有技术中占比范围达到40～55wt％。但其对三元乙丙橡胶的力学性能影响范围大，三元乙丙橡胶的硬度提升，且弹性模量增大，对三元乙丙橡胶的变形性能大幅度下降，这是密封材料所不期望出现的结果。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种低压缩永久变形的三元乙丙橡胶密封材料，保持复合原有设计的弹性需求的同时，降低三元乙丙橡胶密封材料的压缩永久变形。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种低压缩永久变形的三元乙丙橡胶密封材料，其特征在于，其原料包括以下组成及其质量份数，三元乙丙橡胶100份，且所述三元乙丙橡胶中70-80份为马来酸酐接枝三元乙丙橡胶；填料15～30份，所述填料包括冻融粉，所述冻融粉在填料中占比大于33wt％，所述冻融粉粒径为400-600nm，所述冻融粉制备方法如下：将未煅烧的贝壳粉末与-15～-14℃的浸出液按质量比0.2～0.4:1混合，使浸出液浸泡未煅烧的贝壳粉末，浸泡40～50min后干燥得到，所述浸出液为尿素和氢氧化钠水溶液，尿素浓度为4wt％，氢氧化钠浓度为8wt％；脱模剂2～4份；硫化剂2～4份；硫化助剂0.3～0.6份；炭黑18～25份；硫磺S-800.1～0.4份。通过采用上述技术方案，冻融粉由贝壳粉经碱/尿素溶液(浸出液)低温浸泡后得到，贝壳粉中的甲壳素在碱/尿素溶液(浸出液)中解离溶出，甲壳素解离溶出后再贝壳粉的表面和内部形成大量的微孔气道，同时甲壳素解离溶出过程中在贝壳粉表面、微孔气道内形成稳定附着的壳聚糖的小分子聚合链。壳聚糖的小分子聚合链首先其自身具有粘结性，可由物理方面提供三元乙丙橡胶的内部粘结性，以降低其压缩永久变形。同时熔融的三元乙丙橡胶中，部分壳聚糖上的部分氨基(受位阻以及反应温度等条件限制，并非所有氨基均可反应)可与马来酸酐接枝的三元乙丙橡胶中接枝的马来酸酐基团反应，将三元乙丙橡胶的聚合碳链与壳聚糖的小分子聚合链结合，继而加强三元乙丙橡胶与冻融粉之间的粘结连接，由此均匀分布在产品三元乙丙橡胶密封材料中的冻融粉，形成均匀分布的加强点，加强产品三元乙丙橡胶密封材料的内部结合力，降低三元乙丙橡胶密封材料的压缩永久变形。再者，由于以上冻融粉物理、化学双效提高三元乙丙橡胶密封材料的内部结合力的效益，降低三元乙丙橡胶密封材料的压缩永久变形，而非现有技术中通过大量的填料量，提高三元乙丙橡胶密封材料弹性模量和抗压能力，减少整体形变的方式去降低三元乙丙橡胶密封材料的压缩永久变形，由此对填料添加量要求低，且对三元乙丙橡胶密封材料的弹性模量、抗压能力、硬度等性能变化量小。同时三元乙丙橡胶中非全部均为马来酸酐接枝三元乙丙橡胶，仍有部分三元乙丙橡胶为生胶或充油胶，调节三元乙丙橡胶密封材料中冻融粉形成加强点的内部粘结性加强效果，使得降低三元乙丙橡胶密封材料的压缩永久变形，并且还三元乙丙橡胶密封材料保持复合原有设计的弹性需求。保证三元乙丙橡胶密封材料在其对应领域如汽车车窗密封条、管道密封环上的使用需求，既有良好的弹性密封性能又有良好的柔韧性可变形性。本专利技术进一步设置为：所述填料还包括煅烧粉，所述煅烧粉在填料中占比小于45.5wt％，所述煅烧粉粒径为700-800nm，所述煅烧粉制备方法如下：将未煅烧的贝壳粉末经过高温煅烧后，按质量比1：1混合煅烧贝壳粉、尿素溶液，并浸泡5～8min，再过滤、加热干燥得到，所述尿素溶液中尿素浓度为2～3wt％。通过采用上述技术方案，冻融粉物理、化学双效提高三元乙丙橡胶密封材料的内部结合力的效益的同时，由实验测试得到单以冻融粉为填料，冻融粉的填加量增加其所获得的三元乙丙橡胶密封材料的压缩永久变形降低是有极限。随冻融粉用量增加对三元乙丙橡胶密封材料的弹性模量、抗压能力、硬度等性能依旧会有增大，其中当冻融粉添加量达到一定量后(在原料中总占比大于44wt％)，其压缩永久变形不在降低，且随冻融粉增加用量增大而使三元乙丙橡胶硬化。此处煅烧粉配合冻融粉一同使用，可较少添加量的前提下，进一步降低三元乙丙橡胶密封材料压缩永久变形，同时保证三元乙丙橡胶密封材料既有良好的弹性密封性能又有良好的柔韧性可变形性。本专利技术进一步设置为：所述填料还包括白炭黑，所述白炭黑在填料中占比小于40wt％，所述白炭黑粒径为700-800nm；所述三元乙丙橡胶密封材料还包括2～4份的聚硅氧烷。通过采用上述技术方案，添加质量份数最大为12份的白炭黑，调节三元乙丙橡胶的硬度以及抗压性能，同时加入聚硅氧烷加强白炭黑与三元乙丙橡胶的相容性。本专利技术进一步设置为：所述硅烷偶联剂为羟基封端聚硅氧烷。通过采用上述技术方案，羟基封端聚硅氧烷的羟基可与马来酸酐接枝反应开环，与聚壳糖上氨基竞争马来酸酐接枝，增大三元乙丙橡胶聚合链上聚壳糖分子链结合处之间的长度，减缓自粘性提升对三元乙丙橡胶硬度和弹性模量的提升，保证三元乙丙橡胶密封材料良好的可变形性。本专利技术进一步设置为：其原料包括以下组成及其质量份数，三元乙丙橡胶100份，且所述三元乙丙橡胶中70份为马来酸酐接枝三元乙丙橡胶；填料28份，所述填料包括冻融粉、煅烧粉和白炭黑；所述冻融粉粒径为400-600nm，所述冻融粉制备方法如下：将未煅烧的贝壳粉末与-15～-14℃的浸出液按质量比0.2～0.4:1混合，使浸出液浸泡未煅烧的贝壳粉末，浸泡40～50min后干燥得到，所述浸出液为尿素和氢氧化钠水溶液，尿素浓度为4wt％，氢氧化钠浓度为8wt％；所述煅烧粉粒径为700-800nm，所述煅烧粉制备方法如下：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低压缩永久变形的三元乙丙橡胶密封材料，其特征在于，其原料包括以下组成及其质量份数，/n三元乙丙橡胶100份，且所述三元乙丙橡胶中70-80份为马来酸酐接枝三元乙丙橡胶；/n填料15~30份，所述填料包括冻融粉，所述冻融粉在填料中占比大于33 wt%，所述冻融粉粒径为400-600 nm，所述冻融粉制备方法如下：将未煅烧的贝壳粉末与-15~-14℃的浸出液按质量比0.2~0.4:1混合，使浸出液浸泡未煅烧的贝壳粉末，浸泡40~50 min后干燥得到，所述浸出液为尿素和氢氧化钠水溶液，尿素浓度为4 wt%，氢氧化钠浓度为8 wt%；/n脱模剂2~4份；/n硫化剂2~4份；/n硫化助剂0.3~0.6份；/n炭黑18~25份；/n硫磺S-80 0.1~0.4份。/n

【技术特征摘要】
1.一种低压缩永久变形的三元乙丙橡胶密封材料，其特征在于，其原料包括以下组成及其质量份数，
三元乙丙橡胶100份，且所述三元乙丙橡胶中70-80份为马来酸酐接枝三元乙丙橡胶；
填料15~30份，所述填料包括冻融粉，所述冻融粉在填料中占比大于33wt%，所述冻融粉粒径为400-600nm，所述冻融粉制备方法如下：将未煅烧的贝壳粉末与-15~-14℃的浸出液按质量比0.2~0.4:1混合，使浸出液浸泡未煅烧的贝壳粉末，浸泡40~50min后干燥得到，所述浸出液为尿素和氢氧化钠水溶液，尿素浓度为4wt%，氢氧化钠浓度为8wt%；
脱模剂2~4份；
硫化剂2~4份；
硫化助剂0.3~0.6份；
炭黑18~25份；
硫磺S-800.1~0.4份。


2.根据权利要求1所述的一种低压缩永久变形的三元乙丙橡胶密封材料，其特征在于，所述填料还包括煅烧粉，所述煅烧粉在填料中占比小于45.5wt%，所述煅烧粉粒径为700-800nm，所述煅烧粉制备方法如下：将未煅烧的贝壳粉末经过高温煅烧后，按质量比1：1混合煅烧贝壳粉、尿素溶液，并浸泡5~8min，再过滤、加热干燥得到，所述尿素溶液中尿素浓度为2~3wt%。


3.根据权利要求1所述的一种低压缩永久变形的三元乙丙橡胶密封材料，其特征在于，所述填料还包括白炭黑，所述白炭黑在填料中占比小于40wt%，所述白炭黑粒径为700-800nm；所述三元乙丙橡胶密封材料还包括2~4份的硅烷偶联剂。


4.根据权利要求3所述的一种低压缩永久变形的三元乙丙橡胶密封材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为含环氧基的硅氧烷。


5.根据权利要求1所述的一种低压缩永久变形的三元乙丙橡胶密封材料，其特征在于，其原料包括以下组成及其质量份数，
三元乙丙橡胶100份，且所述三元乙丙橡胶中70份为马来酸酐接枝三元乙丙橡胶；
填料28份，所述填料包括冻融粉、煅烧粉和...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈仕政，盛建壮，林兆卫，张巧彦，朱留冬，钟香梅，
申请(专利权)人：宁波新安东密封保温系统有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33